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Patent Searching and Data


Title:
PUSH BUTTON FOR APPLICATION OF A COATING AGENT ON A COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/108564
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a push button for application of a coating agent on a component, in particular for application of a varnish to a motor vehicle body component, having at least one outlet opening (1-3) for delivery of the coating agent, a coating agent infeed (21) for feeding the coating agent to the outlet opening (1-3), having a movable valve element (13-15), which is movable between an opening position and a closing position, wherein the valve element (13-15) closes the outlet opening in the closing position, whereas the valve element (13-15) exposes the outlet opening in the opening position (1-3), and having a valve drive (7-15) for moving the valve element (13-15) between the opening position and the closing position. The invention further relates to a flexible membrane (19), which separates the valve drive from the coating agent infeed (21), wherein the drive side of the membrane (19) faces the valve drive (7-15) and the coating agent side is exposed to the coating agent in the coating agent infeed (21).

Inventors:
FRITZ HANS-GEORG (DE)
WÖHR BENJAMIN (DE)
KLEINER MARCUS (DE)
BUBEK MORITZ (DE)
BEYL TIMO (DE)
HERRE FRANK (DE)
SOTZNY STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/081101
Publication Date:
June 21, 2018
Filing Date:
December 01, 2017
Export Citation:
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Assignee:
DUERR SYSTEMS AG (DE)
International Classes:
B05B1/30; B05B13/04; B05B1/14
Domestic Patent References:
WO2015186014A12015-12-10
Foreign References:
DE102009029946A12010-12-30
JP2004142382A2004-05-20
EP2644392A22013-10-02
DE102013002412A12014-08-14
US9108424B22015-08-18
DE102010019612A12011-11-10
DE102014012705A12016-03-17
DE102007037663A12009-02-19
Attorney, Agent or Firm:
V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWÄLTE - PARTG MBB (DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Druckkopf zur Applikation eines Beschichtungsmittels auf ein Bauteil, insbesondere zur Applikation eines Lacks auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mit

a) mindestens einer Auslassöffnung (1-3) zur Abgabe des Beschichtungsmittels ,

b) einer Beschichtungsmittelzuführung (21) zur Zuführung des Beschichtungsmittels zu der Auslassöffnung (1-3), c) einem beweglichen Ventilelement (13-15), das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist, wobei das Ventilelement (13-15) in der

Schließstellung die Auslassöffnung (1-3) verschließt, wohingegen das Ventilelement (13-15) in der Öffnungs¬ stellung die Auslassöffnung (1-3) freigibt, und

d) einem Ventilantrieb (7-15) zum Bewegen des Ventilele¬ ments (13-15) zwischen der Öffnungsstellung und der SchließStellung,

gekennzeichnet durch

e) eine flexible Membran (19, 19.1-19.4), die den Ventil¬ antrieb (7-15) von der Beschichtungsmittelzuführung

(21) trennt, wobei die Membran (19, 19.1-19.4) mit ihrer Antriebsseite dem Ventilantrieb (7-15) zugewandt ist und mit ihrer Beschichtungsmittelseite dem Be- schichtungsmittel in der Beschichtungsmittelzuführung

(21) ausgesetzt ist.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf mehrere Auslassöffnungen (1-3) mit jeweils einem beweglichen Ventilelement (13-15) auf¬ weist, und b) dass jedem beweglichen Ventilelement (13-15) jeweils eine eigene flexible Membran (19.1-19.4) zugeordnet ist, die den Ventilantrieb (7-15) des jeweiligen Ven¬ tilelements (13-15) von der Beschichtungsmittelzufüh- rung (21) trennt.

3. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf mehrere Auslassöffnungen (1-3) mit jeweils einem beweglichen Ventilelement (13-15) auf¬ weist, und

b) dass den Ventilelementen eine gemeinsame, durchgehende, flexible Membran (19) zugeordnet ist, welche die Be¬ schichtungsmittelzuführung (21) von den jeweiligen Ventilantrieben (7-15) trennt.

4. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass eine Rückstellfeder (16-18) vorgesehen ist, insbe¬ sondere eine Spiralfeder, um die Membran (19, 19.1- 19.4) in ihre Ruhestellung zu drücken, wobei die Ruhestellung vorzugsweise die Schließstellung ist, und/oder b) dass die Membran (19, 19.1-19.4) elastisch ist und eine Rückstellfeder bildet, welche das bewegliche Ventilele¬ ment (13-15) in ihre Ruhestellung drückt, wobei die Ru¬ hestellung vorzugsweise die Schließstellung ist.

5. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass die Membran (19, 19.1-19.4) magnetisch oder magne tisierbar ist und der Ventilantrieb (7-15) einen Mag¬ netantrieb aufweist, der die magnetische oder magneti- sierbare Membran (19, 19.1-19.4) entweder anzieht oder abstößt, b) dass die Membran (19, 19.1-19.4) vorzugsweise Magneti¬ sche oder magnetisierbare Partikel (22) enthält, um die Membran (19, 19.1-19.4) magnetisch zu machen oder durch einen Magneten auszulenken.

6. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine verschiebbare Ventilnadel (13-15) zum Bewegen des Ventilelements (13-15) zwischen der Öffnungsstel¬ lung und der Schließstellung, wobei die Ventilnadel (13-15) vorzugsweise einen verschiebbaren Anker eines Magnetaktors bildet .

7. Druckkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (13-15) fest mit der Membran (19, 19.1-19.4) und dem Ventilelement (13-15) verbunden ist, so dass eine Verschiebung der Ventilnadel (13-15) zwangsläufig zu einer entsprechenden Auslenkung der Membran (19, 19.1-19.4) und des Ventilelements (13-15) führt.

8. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass sich das Ventilelement (13-15) und/oder die Ven¬ tilnadel (13-15) vollständig auf der Antriebsseite der Membran (19, 19.1-19.4) befinden und durch die Membran

(19, 19.1-19.4) von der Beschichtungsmittelzuführung

(21) getrennt werden, oder

b) dass sich das Ventilelement (13-15) und/oder die Ven¬ tilnadel mit einem Teil (23) in der Beschichtungsmit- telzuführung (21) und mit einem anderen Teil auf der Antriebsseite der Membran (19, 19.1-19.4) befinden, wobei die Membran (19, 19.1-19.4) die beiden Teile voneinander trennt.

9. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass das Ventilelement (13-15) eine Noppe (24) auf der Beschichtungsmittelseite der Membran (19, 19.1-19.4) aufweist, und/oder

b) dass das Ventilelement (13-15) einstückig an die Memb¬ ran (19, 19.1-19.4) angeformt ist auf der Auslassseite der Membran (19, 19.1-19.4), insbesondere als Noppe auf der auslassseitigen Oberfläche der Membran (19, 19.1- 19.4) .

10. Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Noppe (24) auf der Auslassseite der Membran

(19, 19.1-19.4) konzentrisch zu der Auslassöffnung (1- 3) geformt ist, und/oder

b) dass die Noppe (24) auf der Auslassseite der Membran

(19, 19.1-19.4) kongruent zur Form der Auslassöffnung (1-3) geformt ist.

11. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass der Ventilantrieb (25, 26) ein Fluidantrieb ist, der eine flexible Antriebsmembran (25) antriebsseitig mit einem einstellbaren Fluiddruck beaufschlagt, um die Antriebsmembran (25) auszulenken und damit das Ventilelement (13-15) zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung zu bewegen, und/oder

b) dass der Fluidantrieb (25, 26) ein Hydraulikantrieb

(25, 26) oder ein Pneumatikantrieb ist.

12. Druckkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Antriebsmembran (25) zusätzlich zu der Membran

(19, 19.1-19.4) vorgesehen ist oder

b) dass die Antriebsmembran die Membran (19, 19.1-19.4) bildet .

13. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass die Auslassöffnung (1-3) eine Austrittsdüse des Druckkopfs ist, und/oder

b) dass die Membran (19, 19.1-19.4) eine Dicke von weniger als 0,5mm, 0,1mm, 0,05mm oder weniger als 0,01mm aufweist, und/oder

c) dass der Druckkopf einen eng begrenzten Beschichtungs- mittelstrahl abgibt im Gegensatz zu einem Sprühnebel, und/oder

d) dass der Druckkopf einen Auftragswirkungsgrad von min¬ destens 80%, 90%, 95% oder 99% aufweist, so dass im We¬ sentlichen das gesamte applizierte Beschichtungsmittel vollständig auf dem Bauteil abgelagert wird, ohne dass Overspray entsteht, und/oder

e) dass der Druckkopf eine Flächenbeschichtungsleistung von mindestens 0,5 m2/min, lm2/min, 2m2/min oder mindestens 3m2/min aufweist, und/oder

f) dass der Ventilantrieb (7-15) einen Magnetaktor (7-15) oder einen Piezoaktor aufweist.

14. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass die Membran (19, 19.1-19.4) eine Metallfolie ist, oder

b) dass die Membran (19, 19.1-19.4) aus einem Polymermate¬ rial besteht, insbesondere aus

bl) Polytetrafluorethylen,

b2) Nitrilkautschuk,

b3) Fluorelastomer, insbesondere Perfluorkautschuk oder Fluorkautschuk,

b4) Polyurethan,

b5) Perfluoralkoxy-Polymer, b6) Polyester

b7) Polyamid,

b8) Polyethylen,

b9) Polypropylen,

blO) Polyoxymethylen, und/oder

c) dass die Membran (19, 19.1-19.4) eine mikroporöse Memb¬ ran (19, 19.1-19.4) ist.

15. Beschichtungseinrichtung zur Beschichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel , insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack, mit einem Applikationsgerät zur Applikation des Beschichtungsmit- tels auf das Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Appli¬ kationsgerät ein Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.

16. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 15, gekennzeich net durch einen mehrachsigen Beschichtungsroboter mit einer seriellen und/oder parallelen Roboterkinematik zum Bewegen des Druckkopfs über die Oberfläche des zu beschichtenden Bau teils .

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Description:
BESCHREIBUNG Druckkopf zur Applikation eines Beschichtungsmittels

auf ein Bauteil

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf zur Applikation eines Beschichtungsmittels auf ein Bauteil, insbesondere zur Appli- kation eines Lacks auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil.

Zur Serienlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät üblicherweise Rotationszerstäu ¬ ber eingesetzt, die jedoch den Nachteil eines beschränkten Auftragswirkungsgrades haben, d.h. nur ein Teil des appli ¬ zierten Lacks lagert sich auf den zu beschichtenden Bauteilen ab, während der Rest des applizierten Lacks als sogenannter Overspray entsorgt werden muss. Eine neuere Entwicklungslinie sieht dagegen als Applikations ¬ gerät sogenannte Druckköpfe vor, wie sie beispielsweise aus DE 10 2013 002 412 AI, US 9,108,424 B2 und DE 10 2010 019 612 AI bekannt sind. Derartige Druckköpfe geben im Gegensatz zu den bekannten Rotationszerstäubern keinen Sprühnebel des zu applizierenden Lacks ab, sondern einen räumlich eng begrenzten Lackstrahl, der sich nahezu vollständig auf dem zu la ¬ ckierenden Bauteil niederschlägt, so dass nahezu kein Over ¬ spray entsteht. Bei den bekannten Druckköpfen wird das zu applizierende Be- schichtungsmittel (z.B. Lack) durch eine Düse ausgestoßen, wobei die Düse von einer verschiebbaren Ventilnadel geschlos ¬ sen bzw. geöffnet werden kann. Der mechanische Antrieb der Ventilnadel kann hierbei durch einen Magnetaktor erfolgen, der die Ventilnadel verschiebt und dadurch die Düse entweder verschließt oder freigibt.

Nachteilig an diesen bekannten Druckköpfen ist die Tatsache, dass der Ventilantrieb einschließlich der Ventilnadel dem zu applizierenden Beschichtungsmittel ausgesetzt ist. Zum einen kann dies zu Beschichtungsmittelablagerungen an dem Ventilantrieb führen, wodurch im schlimmsten Fall Funktionsstörungen entstehen können. Zum anderen ist dies aber auch bei einem Farbwechsel problematisch, wenn nacheinander verschiedenartige Beschichtungsmittel appliziert werden sollen, da die her ¬ kömmliche Konstruktion die Spülung des Druckkopfs erschwert.

Zum technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuwei- sen auf DE 10 2014 012 705 AI und DE 10 2007 037 663 AI.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen ent ¬ sprechend verbesserten Druckkopf zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Druckkopf gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Der erfindungsgemäße Druckkopf dient zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack, Klebstoff, Primer, Dichtmit- tel, etc.) auf ein Bauteil. Vorzugsweise ist der Druckkopf so ausgebildet, dass er einen Lack auf ein Kraftfahrzeugkarosse ¬ riebauteil applizieren kann. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Druckkopfs ist allgemein zu verstehen und dient im Wesentlichen nur zur Abgrenzung gegenüber her- kömmlichen Zerstäubern, die keinen räumlich scharf abgegrenzten Beschichtungsmittelstrahl abgeben, sondern einen Sprühnebel des Beschichtungsmittels. Derartige Druckköpfe sind an sich auch bereits aus dem Stand der Technik bekannt und müs ¬ sen deshalb nicht weiter beschrieben werden. Lediglich bei- spielhaft wird jedoch auf die bereits vorstehend zitierten Druckschriften US 9,108,424 B2, DE 10 2010 019 612 AI und DE 10 2013 002 412 AI hingewiesen, die derartige Druckköpfe prinzipiell beschreiben.

Der erfindungsgemäße Druckkopf weist mindestens eine Auslass ¬ öffnung auf, um das Beschichtungsmittel auszugeben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dieser Auslassöffnung um die Düsenöffnung des Druckkopfs, durch die ein Beschichtungsmittelstrahl des Beschichtungsmit- tels abgegeben wird. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass es sich bei der Auslassöff ¬ nung um eine andere Auslassöffnung stromaufwärts vor der ei ¬ gentlichen Düsenöffnung handelt.

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Druckkopf in Über ¬ einstimmung mit dem Stand der Technik eine Beschichtungsmit- telzuführung auf, um das zu applizierende Beschichtungsmittel der Auslassöffnung zuzuführen.

Ferner enthält der erfindungsgemäße Druckkopf in Übereinstim ¬ mung mit dem Stand der Technik ein bewegliches Ventilelement (z.B. Ventilnadel), das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist, wobei das Ventilelement in der Schließstellung die Auslassöffnung verschließt, wohingegen das bewegliche Ventilelement in der Öffnungsstellung die Auslassöffnung freigibt.

Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Druckkopf in Überein- Stimmung mit dem Stand der Technik einen Ventilantrieb zum

Bewegen des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung. Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Ventilantriebs bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die noch detailliert beschrieben werden. So kann es sich bei dem Ventilantrieb beispielsweise um einen Magnetaktor, einen Fluidantrieb (pneumatisch oder hydraulisch) oder auch um einen Piezoaktor handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.

Der erfindungsgemäße Druckkopf zeichnet sich nun gegenüber den eingangs beschriebenen herkömmlichen Druckköpfen durch eine flexible Membran aus, die den Ventilantrieb von der Be ¬ schichtungsmittelzuführung trennt, wobei die Membran mit ih- rer Antriebsseite dem Ventilantrieb zugewandt ist und mit ih ¬ rer Beschichtungsmittelseite dem Beschichtungsmittel in der Beschichtungsmittelzuführung ausgesetzt ist.

Das zu applizierende Beschichtungsmittel berührt also in der Beschichtungsmittelzuführung nur die Beschichtungsmittelseite der flexiblen Membran, nicht dagegen den Ventilantrieb, der somit vor einer Einwirkung des Beschichtungsmittels geschützt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Druckkopf wird also der Ventilantrieb von dem medienführenden Bereich getrennt, was vor- teilhaft ist.

Durch diese Trennung werden nämlich Ablagerungen im Antriebsbereich (z.B. an Ventilnadeln, Kolben, im Innenrohr einer Spule, etc.) vermieden. Dadurch wird die Funktion des Druck- kopfs aufrechterhalten und Reinigungs-, Spül- und Instandhal ¬ tungsintervalle können verlängert werden.

Ein weiterer Vorteil besteht in der wesentlich verbesserten Spülbarkeit des Druckkopfs, weil die flexible Membran auf ih- rer Beschichtungsmittelseite kaum Ansatzpunkte für Beschich- tungsmittelablagerungen bietet. Damit verbunden ist auch der Vorteil eines schnelleren Farbwechsels, da der Spülvorgang kürzer ist. Darüber hinaus können mit dem erfindungsgemäßen Druckkopf auch Zwei- oder Mehrkomponentenlacke appliziert werden.

Ferner wird die Prozesssicherheit erhöht und die Leckagesi- cherheit verbessert.

Schließlich ist für das Bewegen des beweglichen Ventilelements auch eine geringere Antriebsleistung erforderlich. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckkopf nicht nur eine einzige Auslassöffnung mit einem einzigen Ventilelement auf, sondern mehrere Auslassöffnungen mit je ¬ weils einem beweglichen Ventilelement und jeweils einem Ven ¬ tilantrieb .

In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels ist hierbei je ¬ dem Ventilantrieb jeweils eine flexible Membran zugeordnet, um den Ventilantrieb abzutrennen. In einer anderen Variante dieses Ausführungsbeispiels ist da ¬ gegen eine gemeinsame, durchgehende, flexible Membran vorge ¬ sehen, welche die Ventilantriebe gemeinsam gegenüber der Be- schichtungsmittelzuführung abtrennt. Diese durchgehende Memb ¬ ran kann an einzelnen Stellen (z.B. zwischen jedem Ventilan- trieb) an der oberen Kanalwand anliegen, befestigt sein oder durchgängig von der oberen Kanalwand beabstandet sein.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Druckkopf eine Rückstell ¬ feder (z.B. Spiralfeder) vorsehen kann, um die flexible Mem- bran in ihre Ruhestellung zu drücken, wobei die Ruhestellung vorzugsweise die Schließstellung ist, in der das bewegliche Ventilelement die Auslassöffnung verschließt.

Zusätzlich zu dieser Rückstellfeder oder anstelle der Rück- stellfeder kann die Membran elastisch federnd ausgebildet sein, wobei die Membran dann zusätzlich die Funktion einer Rückstellfeder erfüllt. Das bewegliche Ventilelement (z.B. Ventilnadel) kann also so ¬ wohl durch die Rückstellfeder als auch durch die elastische Membran in die Ruhestellung gedrückt werden.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass auf die übliche Rückstellfeder verzichtet wird und dann nur die elastische Membran die Funktion der Rückstellfeder übernimmt.

Weiterhin ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass die Ruhestellung vorzugsweise die Schließstellung ist, in der das bewegliche Ventilelement die Auslassöffnung verschließt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Ruhestellung die Öffnungsstellung ist, in der das bewegliche Ventilelement die Auslassöffnung freigibt. Die flexible Membran kann also das bewegliche Ventilelement aufgrund ihrer Federkraft wahlweise in die Schließstellung oder in die Öffnungsstellung drücken, was von der konstruktiven Gestaltung des Druckkopfs abhängt.

Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Membran selbst magnetisch oder magnetisierbar ist oder partiell magnetisch oder magnetisierbar ist oder im Aktionsbereich des Magnetantriebs zum Beispiel durch mit der Membran verbundene Elemente magnetisch oder magnetisierbar ist und von einem Magnetantrieb angetrieben wird, der die magnetische Membran in Abhängigkeit von seiner Polarität entweder anzieht oder abstößt. Die Magnetwirkung der Membran kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Membran Magnetparti ¬ kel enthält, um die Membran magnetisch zu machen.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der Druckkopf eine verschiebbare Ventilnadel aufweisen kann, um das beweg ¬ liche Ventilelement zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung zu bewegen. Die Ventilnadel kann hierbei einen beweglichen Anker in einem Magnetaktor bilden.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese Ventil ¬ nadel fest mit der Membran und dem Ventilelement verbunden, so dass die Verschiebung der Ventilnadel zwangsläufig zu ei ¬ ner entsprechenden Auslenkung der Membran und des Ventilele- mentes führt.

Ferner ist zu erwähnen, dass sich das Ventilelement und/oder die Ventilnadel vorzugsweise vollständig auf der Antriebssei ¬ te der Membran befinden und durch die Membran von der Be- Schichtungsmittelzuführung getrennt werden. Dies ist vorteilhaft, weil die Membran dann beschichtungsmittelseitig völlig glatt ausgebildet sein kann und deshalb keine Ansatzpunkte für Beschichtungsmittelablagerungen bildet. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass das Ventilelement und/oder die Ventilnadel mit einem Teil be ¬ schichtungsmittelseitig und mit einem anderen Teil antriebs- seitig bezüglich der Membran angeordnet sind, so dass die Membran die beiden Teile voneinander trennt. Diese Erfin- dungsvariante kann konstruktiv vorteilhaft sein, zum Bei ¬ spiel, um einen größeren Strömungsquerschnitt für das Be- schichtungsmittel zu erzielen.

Darüber hinaus kann das Ventilelement zum Verschließen bzw. Freigeben der Auslassöffnung eine Noppe auf der Beschich- tungsmittelseite der Membran aufweisen, wobei diese Noppe dann die Auslassöffnung freigibt bzw. verschließt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese Noppe einstückig an die Membran auf der Auslassseite der Membran angeformt .

Weiterhin ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass die Noppe vorzugsweise konzentrisch und kongruent zu der Auslass ¬ öffnung geformt ist, um die Auslassöffnung dichtend verschließen zu können.

In einer Variante der Erfindung ist der Ventilantrieb ein Fluidantrieb, der eine flexible Antriebsmembran antriebssei- tig mit einem einstellbaren Fluiddruck beaufschlagt, um die Antriebsmembran auszulenken, um damit das Ventilelement zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung zu bewegen. Beispielsweise kann es sich bei dem Fluidantrieb um ei- nen Hydraulikantrieb oder einen Pneumatikantrieb handeln, der die Antriebsmembran mit einer Hydraulikflüssigkeit bzw. mit Druckluft beaufschlagt.

Die vorstehend erwähnte Antriebsmembran kann im Rahmen der Erfindung zusätzlich zu der eingangs erwähnten flexiblen

Membran vorgesehen sein oder diese Membran bilden. Der erfindungsgemäße Druckkopf kann also zwei Membranen für Abdichtung und Antrieb oder eine einzige Membran für Abdichtung und Antrieb aufweisen.

Zu der Membran ist zu erwähnen, dass die Membran vorzugsweise sehr dünn ist und deshalb vorzugsweise eine Dicke von weniger als 0,5mm, 0,1mm, 0,05mm oder sogar weniger als 0,01mm aufweist.

Zu dem Druckkopf ist allgemein zu bemerken, dass der Druckkopf vorzugsweise einen hohen Auftragswirkungsgrad von min ¬ destens 80%, 90%, 95% oder sogar mindestens 99% aufweist, so dass nahezu das gesamte applizierte Beschichtungsmittel voll- ständig auf dem zu beschichtenden Bauteil abgelagert wird, ohne dass Overspray entsteht.

Für einen Einsatz bei der Serienlackierung von Kraftfahrzeug- karosseriebauteilen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der

Druckkopf eine ausreichende Flächenbeschichtungsleistung auf ¬ weist, die vorzugsweise mindestens 0,5m 2 /min, lm 2 /min, 2m 2 /min oder sogar mindestens 3m 2 /min beträgt. Hinsichtlich des Materials für die Membran bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann eine Metallfolie verwendet werden oder eine Membran aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), Nitrilkautschuk (NBR), Fluorelastomere (z.B. Per- fluorkautschuk (FFKM) oder Fluorkautschuk (FKM) , Polyurethan (PU) , Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) , Polyester (PE) , Polyamid, Polyethylen (PE) , Polypropylen (PP) , Polyoxymethylen (POM). Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Membran eine mikroporöse Membran ist.

In einer Variante der Erfindung gibt der Druckkopf einen Tröpfchenstrahl aus im Gegensatz zu einem in Strahllängsrichtung zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahl . In einer anderen Variante der Erfindung gibt der Druckkopf dagegen ei- nen in Strahllängsrichtung zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahl ab im Gegensatz zu einem Tröpfchenstrahl.

Darüber hinaus ist zu bemerken, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend beschriebenen erfin- dungsgemäßen Druckkopf als einzelnes Bauteil. Vielmehr bean ¬ sprucht die Erfindung auch Schutz für eine komplette Be- schichtungseinrichtung mit mindestens einem solchen Druckkopf, der vorzugsweise von einem mehrachsigen Beschichtungs- roboter mit einer seriellen und/oder parallelen Roboterkine- matik über die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils be ¬ wegt wird.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Druckkopfs mit mehreren Düsen mit jeweils einem Ventilantrieb und einer durchgehenden gemeinsamen Membran,

Figur 2 eine Abwandlung von Figur 1, wobei jedem Ventilantrieb eine separate Membran zugeordnet ist,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä ¬ ßen Druckkopfs, wobei die Membran auch die Funktion einer Rückstellfeder erfüllt, Figur 4 eine Abwandlung von Figur 3, wobei der Anker keine

Ventilnadel bildet und die Membran Magnetpartikel enthält,

Figur 5 eine Abwandlung, wobei der Ventilantrieb vollständig auf der Antriebsseite der Membran angeordnet ist,

Figur 6 eine Abwandlung, bei der ein Teil des Ventilantriebs auch beschichtungsmittelseitig angeordnet ist, Figur 7 eine Abwandlung mit einer zusätzlichen Noppe zum Abdichten der Auslassöffnung,

Figur 8 eine Abwandlung mit einem hydraulischen Antrieb. Figur 9 eine weitere Abwandlung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungs ¬ gemäßen Druckkopfs, der beispielsweise zur Lackapplikation bei der Serienlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage eingesetzt werden kann, wobei der Druckkopf von einem mehrachsigen Lackierroboter mit einer seriellen Roboterkinematik geführt wird. Der Druckkopf weist in einer Düsenplatte mehrere Düsen 1, 2, 3 auf, um den Lack auf die Bauteiloberfläche des zu lackie ¬ renden Bauteils zu applizieren, wobei aus den Düsen 1-3 jeweils ein räumlich eng begrenzter Lackstrahl (zusammenhängend oder in Form von Tropfen) ausgegeben wird. Zur Vereinfachung sind in der Zeichnung nur die drei Düsen 1-3 dargestellt. Tatsächlich weist der Druckkopf jedoch in der Praxis eine größere Anzahl von Düsen auf.

Jeder der Düsen 1-3 ist jeweils ein Steuerventil 4, 5 bzw. 6 zugeordnet, um die Düsen 1-3 entweder zu öffnen oder zu verschließen .

Die einzelnen Steuerventile 4-6 weisen jeweils eine Spule 7, 8 bzw. 9 auf, in der ein Spulenkern 10, 11 bzw. 12 ist.

Darüber hinaus weisen die Steuerventile 4-6 jeweils einen verschiebbaren Anker 13, 14 bzw. 15 auf, der eine Ventilnadel bildet, wobei die Anker 13-15 in Abhängigkeit von der Bestro- mung der zugehörigen Spule 7-9 verschoben werden.

Die Anker 13-15 werden durch jeweils eine Rückstellfeder 16, 17, 18 in der Zeichnung nach unten in die Schließstellung gedrückt, in der die Düsen 1-3 verschlossen sind. Schließlich weist der Druckkopf noch eine flexible, durchge ¬ hende Membran 19 auf, die zwischen den Steuerventilen 4-6 jeweils an einer oberen Kanalwand 20 einer Beschichtungsmittel- zuführung 21 befestigt ist. Diese durchgehende Membran 19 kann an einzelnen Stellen (z.B. zwischen jedem Ventilantrieb) an der oberen Kanalwand 20 anliegen, befestigt sein oder durchgängig von der oberen Kanalwand 20 beabstandet sein. Zwischen diesen Befestigungspunkten kann die Membran 19 dagegen nach unten ausgelenkt werden. Die Membran 19 trennt hier- bei die Beschichtungsmittelzuführung 21 von dem Steuerventil 4-6. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch Beschichtungsmittel- ablagerungen an den Steuerventilen 4-6 vermieden werden.

Zur Lackapplikation werden die Steuerventile 4-6 so mit Strom angesteuert, dass der Anker 13-15 entgegen der Kraft der

Rückstellfeder 16-18 nach oben gezogen wird, wodurch die Anker 13-15 die Düsen 1-3 freigeben. In dieser angehobenen Öffnungsstellung kann dann Lack aus der Beschichtungsmittelzu- führung 21 durch die Düsen 1-3 austreten.

Ohne eine Bestromung der Spulen 7-9 drückt die Rückstellfeder 16-18 die Anker 13-15 dagegen in der Zeichnung nach unten, so dass die Anker 13-15 die Düsen 1-3 versperren und dadurch die Lackabgabe abschalten.

Figur 2 zeigt eine Abwandlung von Figur 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass anstelle der durchgehenden Membran 19 drei getrennte Membranen 19.1, 19.2, 19.3 für die einzelnen Steuerventile 4- 6 vorgesehen sind. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung, die ebenfalls weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugs ¬ zeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Rückstellfeder 16 weggelassen ist und stattdessen die Membran 19 die Funktion der Rückstellefeder 16 erfüllt.

Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung, die ebenfalls weitge ¬ hend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Anker 13 hierbei keine Ventilnadel bildet.

Darüber hinaus enthält die Membran 19 hierbei Magnetpartikel 22, um die magnetische Ansteuerung zu unterstützen.

Ferner hinaus erfüllt die Membran 19 auch in diesem Ausfüh- rungsbeispiel die Funktion der Rückstellfeder 16, die somit weggelassen ist.

Figur 5 zeigt eine weitere Abwandlung, die wiederum teilweise mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen über- einstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, wobei für ent ¬ sprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden . Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Steuerventil 4 hierbei vollständig auf der Antriebs ¬ seite der Membran 19 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Membran 19 auf der Beschichtungsmittelseite vollständig glatt ist und deshalb keinerlei Ansatzpunkte für Beschichtungsmit- telablagerungen bietet. Dies erleichtert die Entfernung von Lackresten bei einem Spülvorgang.

Figur 6 zeigt eine Abwandlung von Figur 5, so dass zur Ver- meidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten diesel ¬ ben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass ein Teil 23 des Ankers 13 auf der Beschichtungsmittel ¬ seite der Membran 19 angeordnet ist, was konstruktive Vortei ¬ le haben kann.

Ferner zeigt Figur 7 eine weitere Abwandlung, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen wieder auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelhei ¬ ten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass auf der Beschichtungsmittelseite der Membran 19 eine

Noppe 24 angeordnet ist, die in der Schließstellung die Düse 1 verschließt. Die Noppe 24 ist deshalb konzentrisch und kon ¬ gruent zu der Düse 1 angeordnet. Weiterhin zeigt Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel, das wieder weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugs- zeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in ei ¬ nem hydraulischen Ventilantrieb.

Hierzu ist eine weitere Membran 25 vorgesehen, die über eine Hydraulikzuleitung 26 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden kann, um die Membran 25 und damit auch die Membran 19 nach unten auszulenken und dadurch die Düse 1 zu verschlie- ßen.

Schließlich zeigt Figur 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel, das wieder weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Aus ¬ führungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugs ¬ zeichen verwendet werden.

Dieses Ausführungsbeispiel weist auf der Medienseite einen verlängerten Stößel (Anker 13) auf. Dabei wird die Membran 19 nur geringfügig ausgelenkt. Vorteil ist ein größerer Strö ¬ mungsquerschnitt .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be- vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von den Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Haupt ¬ anspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfin ¬ dungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen. Bezugs zeichenliste 1-3 Düsen

4-6 Steuerventil

7-9 Spule

10-12 Spulenkern

13-15 Anker (Ventilnadel)

16-18 Rückstellfeder

19 Gemeinsame Membran

19.1-19.3 Membranen der einzelnen Steuerventile

20 Obere Kanalwand der Beschichtungsmittelzuführung

21 Beschichtungsmittelzuführung

22 Magnetpartikel

23 Teil auf der Beschichtungsmittelseite der Membran

24 Noppe zum Abdichten der Düse

25 Membran des Hydraulikantriebs

26 Hydraulikzuleitung